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原文传递一种用于金属材料的动态载荷压痕测试方法

专利名称：	一种用于金属材料的动态载荷压痕测试方法
摘要：	本发明涉及一种用于金属材料的动态载荷压痕测试方法，包括如下步骤：(1)利用内部设有加速度传感器的冲击压头机构，垂直冲击待测金属材料的表面，加速度传感器记录加速度‑时间曲线；(2)将得到的加速度‑时间曲线转换成冲击力‑压入深度曲线；(3)进行多次不同冲击力的动态压痕测试，获得一系列冲击力‑压入深度曲线；(4)将获得的冲击力‑压入深度曲线转换成表征应力和表征应变，并据此拟合出真应力‑应变曲线；(5)根据真应力‑应变曲线求出金属材料的屈服强度和抗拉强度。本发明通过利用加速度传感器获取的加速度‑时间曲线，通过一步步计算得到金属材料的屈服强度和抗拉强度，该方法大大提高金属材料的检测效率。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	上海;31
申请人：	华东理工大学
发明人：	关凯书;章骁程;钟继如;王琼琦;徐彤;王汉奎
专利状态：	有效
申请日期：	2019-08-16T00:00:00+0800
发布日期：	2019-11-15T00:00:00+0800
申请号：	CN201910757540.7
公开号：	CN110455658A
代理机构：	上海科盛知识产权代理有限公司
代理人：	顾艳哲
分类号：	G01N3/48(2006.01);G;G01;G01N;G01N3
申请人地址：	200237上海市徐汇区梅陇路130号
主权项：	1.一种用于金属材料的动态载荷压痕测试方法，其特征在于，包括如下步骤： (1)利用内部设有加速度传感器的冲击压头机构，以预设的动能垂直冲击待测金属材料的表面，所述加速度传感器记录冲击过程中的加速度-时间曲线； (2)将步骤(1)得到的加速度-时间曲线转换成冲击力-压入深度曲线； (3)重复步骤(1)、(2)，用不同动能的冲击压头机构在金属材料的不同位置进行多次动态压痕测试，获得一系列冲击力-压入深度曲线； (4)将获得的冲击力-压入深度曲线转换成表征应力和表征应变，再用表征应力和表征应变拟合出真应力-应变曲线； (5)根据真应力-应变曲线求出金属材料的屈服强度和抗拉强度。 2.根据权利要求1所述的一种用于金属材料的动态载荷压痕测试方法，其特征在于，步骤(1)所述的冲击压头机构下端设有一球状硬质合金。 3.根据权利要求2所述的一种用于金属材料的动态载荷压痕测试方法，其特征在于，所述球状硬质合金的直径为0.5-2mm。 4.根据权利要求1所述的一种用于金属材料的动态载荷压痕测试方法，其特征在于，步骤(2)所述加速度-时间曲线转换成冲击力-压入深度曲线的方法为： (1)将加速度对时间进行一次积分，得到速度-时间曲线； (2)将速度对时间进行一次积分，得到压入深度-时间曲线； (3)将加速度乘以冲击压头的质量，得到冲击力-时间曲线； (4)将冲击力-时间曲线和压入深度-时间曲线中的时间消去，即得到冲击力-压入深度曲线。 5.根据权利要求1所述的一种用于金属材料的动态载荷压痕测试方法，其特征在于，步骤(4)所述的冲击力-压入深度曲线转换成表征应力和表征应变的方法为：采用表征应力应变方法，即：式中： εR为表征应变； σR为表征应力； dp为压痕的塑性直径，根据冲击力-压入深度曲线迭代计算得到； D为球形压头直径； P为压痕载荷； δ为约束因子。 6.根据权利要求1所述的一种用于金属材料的动态载荷压痕测试方法，其特征在于，所采用的表征应力应变方法为美国橡树岭国家实验室Haggag提出的表征应力应变方法。 7.根据权利要求5所述的一种用于金属材料的动态载荷压痕测试方法，其特征在于，步骤(4)所述表征应力和表征应变拟合出真应力-应变曲线的方法为：根据获得的表征应力和表征应变，采用Holloman方程对应力和应变进行拟合，拟合公式为： σ＝Kεn，式中：σ为应力；ε为应变；K，n为拟合系数。 8.根据权利要求1所述的一种用于金属材料的动态载荷压痕测试方法，其特征在于，通过真应力-应变曲线求出金属材料的屈服强度和抗拉强度的方法为：将步骤(4)获得的真应力-应变曲线输入到有限元单轴拉伸模型中，模拟材料的单轴拉伸试验，并从试验曲线中求得材料的屈服强度和抗拉强度。
所属类别：	发明专利